dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle

大小和相位角的复杂信号

描述

的dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle系统对象的大小和相角™计算复杂的信号。它提供了hardware-friendly控制信号。系统对象使用管线式坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法来实现一个HDL-optimized实现。

计算大小和相位角的复杂信号:

创建dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle对象并设置其属性。
调用对象的参数,就好像它是一个函数。

了解更多关于系统对象是如何工作的,看到的系统对象是什么?

创建

语法

magAngle = dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle

magAngle = dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle(名称、值)

描述

magAngle= dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle返回一个dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle系统对象,magAngle的大小和相角,计算复杂的输入信号。

例子

magAngle= dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle (名称,值)集的性质magAngle使用一个或多个名称-值对。在单引号附上每个属性的名字。

例子:magAngle = dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle (“AngleFormat”、“弧度”)

属性

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属性,除非另有注明nontunable后,这意味着你不能改变它们的值调用对象。对象锁当你叫他们,释放函数打开它们。

如果一个属性可调在任何时候,你可以改变它的值。

改变属性值的更多信息,请参阅系统设计在MATLAB使用系统对象。

`OutputValue`- - - - - -类型的返回值
`的大小和角度`(默认)|`“级”`|`“角”`

要返回的输出值类型,指定为的大小和角度,“级”,或“角”。你可以选择的对象返回输入信号的大小,或输入信号的相角,或两者兼而有之。

`AngleFormat`- - - - - -相角的格式输出值
`“归一化”`(默认)|`“弧度”`

格式的相角输出值对象,指定为:

“归一化”——定点格式规范化的角度在范围[1]。
“弧度”——定点值范围(π,−π)。

`ScaleOutput`- - - - - -产出规模的逆CORDIC增益系数
`真正的`(默认)|`假`

产出规模的逆CORDIC增益系数,指定为真正的或假。这个对象实现增益系数与CSD逻辑或一个乘数,根据ScalingMethod财产。

请注意

如果你的设计包括datapath公司的增益系数后,可以设置ScaleOutput来假,包括CORDIC之后获得的增益系数。计算增益系数,看到算法。映射对象替换第一个CORDIC迭代的输入值到角范围(0,π/ 4)。因此,最初的旋转不贡献获得连任。

`NumIterationsSource`- - - - - -的来源`NumIterations`
`“汽车”`(默认)|`“属性”`

的来源NumIterations财产CORDIC算法,指定为:

“汽车”——迭代的数量设置为一个小于输入单词长度。如果输入是双或单迭代的数量是16。
“属性”——使用NumIterations财产。

CORDIC算法的细节,请参阅算法。

`NumIterations`- - - - - -CORDIC的迭代次数
整数小于或等于一个小于输入单词长度

对象执行的CORDIC的迭代的数量,指定为一个整数。迭代的数量必须小于或等于一个小于输入单词长度。

CORDIC算法的细节,请参阅算法。

依赖关系

要启用这个特性,设置NumIterationsSource来“属性”。

`ScalingMethod`- - - - - -实现CORDIC得到扩展
`“CSD”`(默认)|`“乘数”`

当你设定这个属性“CSD”,对象实现CORDIC获得扩展使用shift-and-add架构乘法操作。这个实现不使用乘法器资源和关键路径的长度可能会增加在你的设计。当你设定这个属性“乘数”,对象实现CORDIC增益比例乘法器和增加了延迟对象的四个周期。

依赖关系

要启用这个特性,设置ScaleOutput财产真正的。

使用

语法

(杂志、角、validOut) = magAngle (X, validIn)

[杂志,validOut] = magAngle (X, validIn)

(角,validOut) = magAngle (X, validIn)

描述

例子

(玛格,角,validOut)= magAngle (X,validIn)转换一个标量或矢量复杂的值X组件的大小和相位的角度。validIn和validOut逻辑标量,显示输入和输出信号的有效性,分别。

(玛格,validOut)= magAngle (X,validIn)只返回组件的大小X。

要使用这个语法,集OutputValue来“级”。

例子:magAngle = dsphdl.ComplextoMagnitudeAngle (“OutputValue”、“级”);

(角,validOut)= magAngle (X,validIn)只返回组件阶段角度X。

要使用这个语法,集OutputValue来“角”。

例子:magAngle = dsphdl.ComplextoMagnitudeAngle (“OutputValue”、“角”);

输入参数

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`X`- - - - - -输入信号
复杂的标量或矢量

输入信号,指定为一个标量,一个列向量代表样本,或一个行向量代表通道。使用向量输入数据吞吐量,同时增加使用更多的硬件资源。转换逻辑的对象实现平行向量的每个元素。最多可以包含64个元素的输入向量。

该软件支持万博1manbetx双和单仿真的数据类型,但不是HDL代码生成。

数据类型:fi|int8|int16|int32|uint8|uint16|uint32|单|双
复数的支持:万博1manbetx是的

`validIn`- - - - - -显示有效的输入数据
标量

控制信号表明如果输入数据是有效的。当validIn是1(真正的),对象捕捉的值dataIn论点。当validIn是0(假),忽略了值的对象dataIn论点。

数据类型:逻辑

输出参数

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`玛格`级组件的输入信号
标量|向量

级的计算复杂的输入信号,作为一个标量,返回一个列向量代表样本,或一个行向量代表通道。这个论点的尺寸和数据类型匹配的尺寸dataIn论点。

依赖关系

要启用这个论点,设置OutputValue财产的大小和角度或“级”。

`角`- - - - - -输入信号的相角组成部分
标量|向量

角的计算复杂的输入信号,作为一个标量,返回一个列向量代表样本,或一个行向量代表通道。这个论点的尺寸和数据类型匹配的尺寸dataIn论点。这个值取决于的格式AngleFormat财产。

依赖关系

要启用这个论点,设置OutputValue财产的大小和角度或“角”。

`validOut`:表示有效的输出数据
标量

控制信号,表明如果输出数据是有效的。当validOut是1(真正的),该对象返回有效的数据玛格和/或角参数。当validOut是0(假),值玛格和/或角参数是无效的。

数据类型:逻辑

对象的功能

使用一个目标函数,指定系统对象作为第一个输入参数。例如,释放系统资源的系统对象命名obj使用这个语法:

发行版(obj)

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常见的系统对象

`一步`	运行系统对象算法
`释放`	释放资源,并允许修改系统对象属性值和输入特征
`重置`	重置的内部状态系统对象

例子

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计算大小和相位角的复杂信号

打开脚本

使用dsphdl.ComplextoMagnitudeAngle对象计算大小和相位角的复杂信号。对象使用CORDIC算法高效的硬件实现。

选择单词长度和创建随机复杂的输入信号。然后,将输入信号转换为定点。

= 4;b = 4;inputWL = 16;inputFL = 12;numSamples = 10;reData = ((b)。*兰德(numSamples 1) + a);imData = ((b)。*兰德(numSamples 1) + a);dataIn = (fi (reData + imData * 1, 1, inputWL, inputFL));图绘制(dataIn)标题(“随意”复杂的输入数据)包含(“真实”的)ylabel (“虚”)

编写一个函数,创建和调用系统对象™。你可以从这个函数生成高密度脂蛋白。

函数(杂志、角、validOut) = Complex2MagAngle(阴、validIn)% Complex2MagAngle%将一个复杂的数据样本大小和角度数据。%阴是定点复数。% validIn是一个逻辑标量值。%从这个函数可以生成HDL代码。持续的cma;如果isempty (cma) cma = dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle (“AngleFormat”,“弧度”);结束(杂志、角、validOut) = cma(阴,validIn);结束

CORDIC的迭代的数量决定了对象的延迟计算每个输入样本的回答。延迟NumIterations + 4。在这个例子中,NumIterationsSource设置为默认的,“汽车”,所以对象使用inputWL-1迭代。延迟inputWL + 3。

延迟= inputWL + 3;杂志= 0 (1,numSamples +延迟);ang = 0 (1, numSamples +延迟);validOut = false (1, numSamples +延迟);

调用该函数将每个样本。适用所有输入样本后,继续与无效输入调用函数,冲剩下的输出样本。

为2 = 1:1:numSamples (mag (ii),和(2),validOut] = Complex2MagAngle (dataIn (ii),真的);结束为2 = (numSamples + 1): 1: (numSamples +延迟)[杂志(ii),和(2),validOut (ii)] = Complex2MagAngle (fi (0 + 0 * 1, 1, inputWL, inputFL),假);结束%去除无效的输出值杂志= mag (validOut = = 1);ang =盎(validOut = = 1);杂志图极地(ang,“——r”)%红色是系统的输出对象标题(“来自dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle输出”)magD = abs (dataIn);angD =角(dataIn);图极地(angD magD,“——b”)%蓝色是abs和角函数的输出标题(的abs和角函数的输出)

算法

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CORDIC算法

CORDIC算法是一个hardware-friendly方法进行三角函数。这是一个近似解的迭代算法收敛到理想点。对象使用CORDIC矢量迭代模式输入在实轴上旋转。

吉文斯方法旋转一个复数x+iy由一个角θ如下。旋转的方向,d,+ 1为顺时针逆时针−1。

$\begin{array}{l} x_{r} = x 因为 θ - d y 罪 θ \\ y_{r} = y 因为 θ + d x 罪 θ \end{array}$

硬件实现,提出cosθ离开晒黑θ术语。

$\begin{array}{l} x_{r} = 因为 θ (x - d y 棕褐色 θ) \\ y_{r} = 因为 θ (y + d x 棕褐色 θ) \end{array}$

旋转矢量在实轴上,选择一系列的旋转θ_n这 $棕褐色 θ_{n} = 2^{- n}$ 。删除因为θ学期每个迭代旋转只使用转变和添加操作。

$\begin{array}{l} R x_{n} = x_{n - 1} - d_{n} y_{n - 1} 2^{- n} \\ R y_{n} = y_{n - 1} + d_{n} x_{n - 1} 2^{- n} \end{array}$

把丢失的因为θ从每个迭代为一个常数,并应用一个乘数最后旋转的结果。输出的大小是按比例缩小的最终价值x。输出角,z旋转角度的总和。

$\begin{array}{l} x_{r} = (因为 θ_{0} 因为 θ_{1} … 因为 θ_{n}) R x_{N} \\ z = \sum_{0}^{N} d_{n} θ_{n} \end{array}$

修改CORDIC算法

的收敛域标准CORDIC旋转≈±99.7°。为了解决这个限制,做任何旋转之前,对象映射的输入范围(0,π/ 4)使用以下算法。

如果abs (x) > abs (y) input_mapped = [abs (x)、abs (y)];其他input_mapped = [abs (y)、abs (x));结束

在每个迭代中,对象向实轴旋转向量。时逆时针旋转y是负的,顺时针方向y是正的。

象限映射可以节省硬件资源,降低延迟,减少的数量CORDIC管道阶段。CORDIC增益因子,Kn,因此不包括n = 0,或者因为(π/ 4)项。

$K_{n} = c o 年代 θ_{1} … 因为 θ_{n} = 因为 (26.565) \cdot 因为 (14.036) \cdot 因为 (7.125) \cdot 因为 (3.576)$

CORDIC迭代完成后,对象纠正角度回到原来的位置。首先,它调整到正确的角度π/ 4。

如果abs (x) > abs (y) angle_unmapped = CORDIC_out;其他angle_unmapped =(π/ 2)——CORDIC_out;结束

然后翻转角度对原始象限。

如果(x < 0) (y < 0) output_angle = - pi + angle_unmapped; e其他output_angle =π- angle_unmapped;else if (y < 0) output_angle = -angle_unmapped;

体系结构

对象生成一个管线式HDL架构最大化吞吐量。每个CORDIC迭代是一个管道阶段完成的。收益乘数,如果启用,实现规范签署数字(CSD)逻辑。

如果你使用向量输入,这个对象复制此体系结构并行向量的每个元素。

输入单词长度	输出级单词长度
fixdt(0,西城,FL)	fixdt(0,王+ 2,FL)
fixdt (1、WL FL)	fixdt(1,王+ 1,FL)

输入单词长度	输出角字长
fixdt([],西城,FL)	弧度	fixdt(1、王+ 3、西城)
fixdt([],西城,FL)	归一化	fixdt(1、王+ 3、西城+ 2)

CORDIC逻辑在每一个管道阶段实现一个迭代。对于每一个管道阶段,转变和旋转角是常数。

当您设置OutputValue来“级”的对象不生成HDL代码积累和象限角修正逻辑。

归一化角格式

这种格式规范定点的弧度角值在单位圆。这是一个更有效的利用位范围(0,2π)弧度。归一化角格式还允许概括在0/2π没有额外的检测和正确的逻辑。

例如,代表角与3位导致下面的归一化值。

使用描述的映射修改CORDIC算法,对象可实现角度在[0,π/ 4)并将它们映射到正确的八分圆的计算。

延迟

延迟NumIterations+ 4周期从输入到输出。每个调用对象模型一个时钟周期。

当您设置NumIterationsSource来“汽车”,迭代的数量是一个小于输入单词长度和延迟三个以上输入单词长度。如果输入的数据类型双或单是16的迭代次数和延迟是20。

请注意

当你设置ScalingMethod财产“乘数”,对象的延迟增加了4个周期。

性能

默认配置的性能测量,输出比例和禁用fixdt(12) 1, 16日输入。当HDL代码生成合成Xilinx^®ZC706 (XC7Z045FFG900-2) FPGA设计达到350 MHz时钟频率。它使用下列资源。

资源	使用数量
附近地区	891年
FFS	899年
Xilinx LogiCORE^®DSP48	0
块RAM (16 k)	0
关键路径	2.792 ns

当你使用一个乘数CORDIC获得扩展,设计使用一个DSP块和缩短关键路径。关键路径差异是不显著的比特数,但随着数据的大小增加,CSD的关键路径实现上升速度比乘数的关键路径。

资源	使用数量
附近地区	808年
FFS	956年
Xilinx LogiCORE DSP48	1
块RAM (16 k)	0
关键路径	2.574 ns

合成HDL代码的性能取决于你的目标和合成选项。当你使用向量输入、资源使用情况VectorSize倍的标量资源使用情况。

扩展功能

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

此系统对象支持C / c++代码生成,万博1manbetx加速MATLAB^®模拟,DPI组件的一代。

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

该软件支持万博1manbetx双和单仿真的数据类型,但不是HDL代码生成。

从预定义的系统对象,生成HDL代码看看从维特比译码器系统HDL代码生成对象(高密度脂蛋白编码器)。

版本历史

介绍了R2014b

全部展开

R2022a:搬到DSP HDL工具箱从DSP系统工具箱

被任命为R2022a之前,这个系统对象dsp.HDLComplexToMagnitudeAngle和DSP系统工具箱™产品的一部分。

R2022a:选择使用乘数为比例因子

在以前的版本中,系统利用shift-and-add对象实现CORDIC获得硬件逻辑。使用一个乘数,设置ScalingMethod财产“乘数”。使用shift-and-add逻辑,设置该属性“CSD”。

R2021b:高通量的接口

系统对象接受并返回一个列向量的元素代表样本。最多可以包含64个样本的输入向量。

dsphdl.ComplexToMagnitudeAngle

描述

创建

语法

描述

属性

OutputValue- - - - - -类型的返回值的大小和角度(默认)|“级”|“角”

AngleFormat- - - - - -相角的格式输出值“归一化”(默认)|“弧度”

ScaleOutput- - - - - -产出规模的逆CORDIC增益系数真正的(默认)|假

NumIterationsSource- - - - - -的来源NumIterations“汽车”(默认)|“属性”

NumIterations- - - - - -CORDIC的迭代次数整数小于或等于一个小于输入单词长度

依赖关系

ScalingMethod- - - - - -实现CORDIC得到扩展“CSD”(默认)|“乘数”

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

X- - - - - -输入信号复杂的标量或矢量

validIn- - - - - -显示有效的输入数据标量

输出参数

玛格级组件的输入信号标量|向量

依赖关系

角- - - - - -输入信号的相角组成部分标量|向量

依赖关系

validOut:表示有效的输出数据标量

对象的功能

常见的系统对象

例子

计算大小和相位角的复杂信号

算法

CORDIC算法

修改CORDIC算法

体系结构

归一化角格式

延迟

性能

扩展功能

C / c++代码生成生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

HDL代码生成生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。

版本历史

R2022a:搬到DSP HDL工具箱从DSP系统工具箱

R2022a:选择使用乘数为比例因子

R2021b:高通量的接口

另请参阅

块

功能

`OutputValue`- - - - - -类型的返回值
`的大小和角度`(默认)|`“级”`|`“角”`

`AngleFormat`- - - - - -相角的格式输出值
`“归一化”`(默认)|`“弧度”`

`ScaleOutput`- - - - - -产出规模的逆CORDIC增益系数
`真正的`(默认)|`假`

`NumIterationsSource`- - - - - -的来源`NumIterations`
`“汽车”`(默认)|`“属性”`

`NumIterations`- - - - - -CORDIC的迭代次数
整数小于或等于一个小于输入单词长度

`ScalingMethod`- - - - - -实现CORDIC得到扩展
`“CSD”`(默认)|`“乘数”`

`X`- - - - - -输入信号
复杂的标量或矢量

`validIn`- - - - - -显示有效的输入数据
标量

`玛格`级组件的输入信号
标量|向量

`角`- - - - - -输入信号的相角组成部分
标量|向量

`validOut`:表示有效的输出数据
标量

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

HDL代码生成
生成FPGA和ASIC设计的Verilog和VHDL代码使用HDL编码器™。